DE2435069A1 - DEVICE FOR DETERMINING VISCOSITY - Google Patents
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- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
Description
Vorrichtung zur ViscositätsbestimmungDevice for determining viscosity
Die Erfindung-'betrifft eine Vorrichtung zur Viscositätsbe-Stimmung einer flüssigen Substanz. Die.Vorrichtung besteht saus einer oder mehreren angetriebenen Zuteilerwalzen für die flüssige Substanz und aus einer Meßwalze, die in Rollkontakt mit .einer Zuteilerwalze gebracht werden kann, welche einen einheitlichen Film der flüssigen Substanz trägt und wobei die Verschiebung der Meßwalze gemessen wird.The invention relates to a device for determining the viscosity of a liquid substance. Die.Vorrichtung s consists of one or more driven Zuteilerwalzen for the liquid substance and of a measuring roller, which can be brought into rolling contact with .One Zuteilerwalze which carries a uniform film of the liquid substance, and wherein the displacement of the measuring roller is measured.
Mit einer solchen Vorrichtung wird die Scherspannung und die von dieser verursachte Flüssigkeitsströmung aus einem Strömungsdiagramm als Viscosität bestimmt.With such a device, the shear stress and the liquid flow caused by this determined from a flow diagram as viscosity.
Diese Bestimmung ist jedoch unbefriedig-end, um eine flüssigeHowever, this determination is unsatisfactory to a liquid
Substanz zu kontrollieren, die mitSubstance control that with
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Hilfe eines Systems von Zuteilerwalzen in Form einer dünnen Schicht auf eine bestimmte Unterlage aufgebracht werden soll.Using a system of feeder rollers in the form of a thin Layer to be applied to a specific base.
Beispiele für solche Beschichtungen sind die Herstellung von beschichtetem Papier, das Bedrucken von Papier, die Anbringung einer Schutzschicht, die Aufbringung von adhesiven Schichten usw.Examples of such coatings are the production of coated paper, the printing of paper, the application a protective layer, the application of adhesive layers, etc.
Bei solchen Vorgängen spielen nicht nur die Scherkräfte sondern auch die Trennkräfte in der Flüssigkeitsschicht eine wichtige Rolle.It is not just the shear forces that play a role in such processes but also the separation forces in the liquid layer an important role.
Es ist bekannt, die Trennkräfte in den Flüssigkeitsschichten von Walze zu Walze mit einer Vorrichtung zur Messung der Zähigkeit zu messen.It is known to measure the separating forces in the liquid layers from roller to roller with a device for measuring to measure the toughness.
Mit solch einer Vorrichtung wird die Kraft mit einer kleinen Walze gemessen, die in Rollkontakt mit einer Zuteilwalze für die Flüssigkeit gebracht wird, wobei die Kraft durch die Haftung längs des Umfanges der Zuteilwalze gemessen wird. Das dabei erhaltene Signal ist nicht stekr stark und muß elektronisch verstärkt werden.With such a device the force is measured with a small roller brought into rolling contact with a metering roller for the liquid, the force being measured by the adhesion along the circumference of the metering roller. The signal obtained is not very strong and must be electronically amplified.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Viscositätsbestimmung zu schaffen, mit der die Scherkräfte und die Teilungskräfte gemessen werden können, so wie sie in der Flüssigkeitsschicht auftreten, die sich zwischen drehenden Walzen befindet. ../3It is the object of the invention to provide a device for determining viscosity to create, with which the shear forces and the dividing forces can be measured, as they are in the Liquid layer occur, which is located between rotating rollers. ../3
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liach der Erfindung ist diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der genannten Art dadurch gelöst, daß eine zylindrische Meßv/alze mit ihrer Welle frei drehbar zwischen den Enden von zwei Lagerelernenten, die mit einem Vorrichtungsrahmen in Verbindung stehen, gemessen wird, v/ob ei die Heßwalze in Rollkontakt mit einer Zuteilwalze gebracht werden kann, die in axialer Richtung hin und her geht und wobei Elemente vorgesehen sindj mit denen die seitliche Kraft, die an der Meßwalze auftritt, gemessen werden kann.liach the invention, this task is with a device solved the type mentioned in that a cylindrical measuring cylinder with its shaft freely rotatable between the ends of two bearing elements, which are connected to a device frame stand, is measured, v / whether ei the hot roller can be brought into rolling contact with a metering roller, which is in axial Direction goes back and forth and with elements are provided with which the lateral force that occurs on the measuring roller, can be measured.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß das kombinierte Spiel von Scher- und Teilungskräften meßbar ist, so wie es in der Praxis bei Drehbewegungen in hin und her gehenden Systemen von Zuteilwalzen auftritt.This solution has the advantage that the combined play of shear and dividing forces can be measured, as it is in practice with rotary movements in reciprocating systems of metering rollers occurs.
Die Vorrichtung hat weiterhin den überraschenden Vorteil, daß ein kräftiges Signal erhalten wird, das eine elektronische Verstärkung nicht erforderlich macht. Gegf. kann ein Federspannungsmesser genügen. The device also has the surprising advantage that a powerful signal is obtained, which is an electronic Does not require reinforcement. If applicable a spring tension meter may be sufficient.
In der Praxis wird .in den Systemen der Zuteilwalzen für die flüssige Substanz mindestens eine dieser Walzen hin und her bewegt, um zu verhindern, daß Flüssigkeitsringe auftreten, wobei durch diese Methode eine gleichmäßige Zuteilungsschicht der Flüssigkeit erhalten wird.In practice, in the systems of the metering rollers for the liquid substance moves at least one of these rollers back and forth in order to prevent liquid rings from occurring, by this method a uniform distribution layer of the liquid is obtained.
Infolgedessen kann die vorliegende Zuteilerwalze, die axial hin und her geht, vorteilhaft zum System der ZuteilwalzenAs a result, the present metering roller, the axially goes back and forth, advantageous to the system of metering rollers
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in einer Vorrichtung für die Behandlung einer flüssigen Substanz gehören.belong in a device for the treatment of a liquid substance.
Abgesehen davon ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach und robust in der Konstruktion und hat durch die Möglichkeit ihrer handlichen Konstruktion den Vorteil, daß sie im wesentlichen jedem System von Zuteilwalzen für Flüssigkeiten zugeordnet werden kann, wobei mindestens eine der Zuteilwalzen eine Hin- und Her-Bewegung ausführt ,und in der Weise zugänglich ist, daß die Meßwalze des Viscosimeters mit dieser Zuteilwalze in Rollkontakt gebracht werden kann.Apart from that, the device according to the invention is simple and robust in construction and, thanks to the possibility of its handy construction, has the advantage of that it can be assigned to essentially any system of metering rollers for liquids, at least one of the metering rollers executing a to-and-fro movement , and is accessible in such a way that the measuring roller of the viscometer can be brought into rolling contact with this metering roller.
Darüber hinaus ist das Viscosimeter zuverlässig und Störungen stehen im wesentlichen außer Frage.In addition, the viscometer is reliable and malfunctions are essentially out of the question.
Das Meßsystem hat in axialer Richtung keine innere Reibung. Außerdem wird ein großer Vxscositatsberexch abgedeckt, ohne daß das Erfordernis einer Einstellung oder Wiedereinstellung besteht. Schließlich kann das kräftige Signal auf einfache Weise in ein elektrisches Signal für die Einstellung und Steuerung einer Herstellungsmaschine umgewandelt werden.The measuring system has no internal friction in the axial direction. In addition, a wide range of vacancies is covered without the need for adjustment or readjustment. Finally, the powerful signal can in a simple way into an electrical signal for adjustment and control of a manufacturing machine.
Wenn man in der Praxis mit flüssigen Substanzen arbeitet, deren rheologischen Eigenschaften konstant sind, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung und Einstellung der Dicke der Flüssigkeitsschicht angewendet werden. /If one works in practice with liquid substances whose rheological properties are constant, the Device according to the invention for measuring and adjusting the thickness of the liquid layer can be used. /
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In der Zeitschrift "Product Engineering" vom I7. Juni 1968, Seite 86. ist ein Viscosimeter gemäß dem W. H. Hoppmann II Prinzip beschrieben, das aus einem Glasrohr besteht, welches an zwei federnden Trägern aufgehängt ist und in dem eine zweite Röhre hin und her geht. In den Spalt zwischen den beiden Röhren wird die zu untersuchende Flüssigkeit eingebracht und die axiale Verstellung des äußeren Rohres wird in Bezug auf das innere für die Feststellung der Flüssigkeitsviscositä.t gemessen. Bei diesem Verfahren ist· jedoch die Flüssigkeitsschichtung ohne Frage nicht gleichmäßig, wenn das innere Rohr ebenfalls dreht. Gerade diese Art der Zähigkeit wird mit dem erfindungsgemäßen Viscosimeter erzielt, was von großer Bedeutung für das Ergebnis der Überführung einer Flüssigkeit auf eine Unterlage ist. 'In the magazine "Product Engineering" from the I7. June 1968, Page 86. describes a viscometer according to the W. H. Hoppmann II principle, which consists of a glass tube which is suspended from two resilient supports and in which a second tube goes back and forth. In the gap between The liquid to be examined is introduced into the two tubes and the outer tube is adjusted axially is measured in relation to the inside for the determination of the fluid viscosity. In this procedure however, the liquid stratification is clearly not uniform if the inner tube also rotates. Just this one The type of toughness is achieved with the viscometer according to the invention, which is of great importance for the result the transfer of a liquid onto a surface. '
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The device according to the invention is described below with reference to the graphic representation of an exemplary embodiment explained in more detail.
In dieser Darstellung zeigt schematisch Fig. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung und Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung* In this representation, FIG. 1 shows a front view of the device and FIG. 2 shows a side view of the device.
Die Walzen 1, 2 und 3 in Fig. 1 bilden ein System von Zuteilwalzen für die Flüssigkeit, vobei in bekannter Weise eine der^ Walzen 1, 2 angetrieben ist und die Walze 3 eine Hin- und Her-Bewegung in axialer Richtung ausführen kann, die erforderlich ist für eine gleichmäßige . /g The rollers 1, 2 and 3 in Fig. 1 form a system of metering rollers for the liquid, whereby one of the ^ rollers 1, 2 is driven in a known manner and the roller 3 can perform a reciprocating movement in the axial direction, which is required for uniform. / g
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Zuteilung der Flüssigkeit und zur Verhinderung der Ausbildung von Flüssigkeitsringen. Die zylindrisch ausgebildete Meßwalze kann frei mit ihrer Welle 11 in Lagern 12, 13 und arr den Enden der Lagerelemente 5 und 6 drehen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die dargestellten Lagerelemente 5, 6 als Blattfedern ausgebildet, die am Vorrichtungsrahmen 7 sitzen.Allocation of the liquid and to prevent the formation of liquid rings. The cylindrically shaped Measuring roller can rotate freely with its shaft 11 in bearings 12, 13 and arr the ends of the bearing elements 5 and 6. With the one shown In the embodiment, the bearing elements 5, 6 shown are designed as leaf springs which are seated on the device frame 7.
In Fig. 2 ist die Situation dargestellt, bei der die Meßwalze 4 in Kontakt mit der Zuteilwalze 3 gebracht ist, nachdem die Flüssigkeit in einem gleichmäßigen Film über die Oberflächen der Walzen 1, 2 und 3 verteilt ist. Die Flüssigkeitsschicht zwischen der Meßwalze und der Zuteilwalze 3 bewirkt In Fig. 2 the situation is shown in which the measuring roller 4 is brought into contact with the metering roller 3 after the liquid is distributed over the surfaces of rollers 1, 2 and 3 in a uniform film. The liquid layer between the measuring roller and the metering roller 3 causes
c-c-
eine Drehung der Meßwalze 4j so daß an der Stelle 8 Flüssigkeitszüge und Teilungskräfte in der Flüssigkeit auftreten, während, wie vorerwähnt, die Zuteilwalze auch eine Hin- und Her-Bewegung ausführt.a rotation of the measuring roller 4j so that at the point 8 liquid puffs and dividing forces occur in the liquid, while, as mentioned above, the metering roller also reciprocates Moving forward.
Bei diesem Verfahren treten an der Meßwalze 4 große seitliche Kräfte auf. Bei einer Flüssigkeit mit 1, ooo poise und einer Meßvalze von 14 cm Länge wurde eine Kraft von Ι,οοο grs. gemessen. With this method occur on the measuring roller 4 large lateral ones Forces on. For a liquid with 1, ooo poise and one Measuring rollers of 14 cm in length became a force of Ι, οοο grs. measured.
Diese seitliche Kraft tritt auch in den Lagerelementen 5»6 für die Meßwalze 4 auf. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind deshalb die Lagerelemente 5,6 mit Spannungsmessern 9,Io versehen, mit deren Hilfe in bekannter Weise die seitliche Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Da diese seitliche Kraft groß genug ist, /η This lateral force also occurs in the bearing elements 5 »6 for the measuring roller 4. In the embodiment according to FIG. 1, the bearing elements 5, 6 are therefore provided with voltmeters 9, Io, with the aid of which the lateral force can be converted into an electrical signal in a known manner. Since this lateral force is large enough / η
kann sie auch in einfacher Weise mit Hilfe von bspw. eines Federspannungsmessers gemessen werden.it can also be done in a simple manner with the help of, for example, one Spring tension meter can be measured.
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